KR101242750B1 - Manufacturing method of solid asphalt and manufacturing method of asphalt concrete using the same - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A manufacturing method for solid asphalt is provided to facilitate a transportable mixing plant, and to simplify plant facilities by excluding asphalt kettles and a delivering apparatus. CONSTITUTION: A manufacturing method for non-modified solid asphalt comprises the following steps of: (a) manufacturing non-modified asphalt by adding a binder additive to asphalt; (b) preparing a solidifier by mixing calcium carbonate and calcium hydroxide; (c) manufacturing solid asphalt dough by mixing the non-modified asphalt with the solidifier; (d) forming asphalt particles by hardening and pulverizing the solid asphalt dough; and (c) plating the calcium hydroxide to the solid asphalt particles. The non-modified asphalt comprises: 78-82wt% of asphalt; 8-20wt% of SF as a binder additive; 3-7wt% of crumb rubber modifier(CRM); and 0.3-0.6wt% of paraffin wax. [Reference numerals] (S10) Non-modified asphalt manufacturing step; (S20) Solidifier preparing step; (S30) Mixing step; (S40) Pulverizing step; (S50) Slaked lime coating step

Description

고체 아스팔트 제조방법 및 그를 이용한 아스팔트 콘크리트 제조방법 {Manufacturing Method of Solid Asphalt and Manufacturing Method of Asphalt Concrete using the same}Solid Asphalt and Manufacturing Method of Asphalt Concrete using the same}

본 발명은 고체 아스팔트 제조방법 및 그를 이용한 아스팔트 콘크리트 제조방법으로서, 더욱 상세하게는 액상의 아스팔트를 고체로 제조하는 개질 또는 비개질 고체 아스팔트 제조방법 및 그를 이용한 아스팔트 콘크리트 제조방법에 관한 것이다.
The present invention relates to a method for producing a solid asphalt and an asphalt concrete using the same, and more particularly, to a method for producing a modified or unmodified solid asphalt for producing a liquid asphalt as a solid, and a method for producing an asphalt concrete using the same.

일반적으로 아스팔트는 석유를 구성하는 성분 중에서 경질부분이 자연적으로 또는 인위적인 방법에 의해 기화된 후 잔류하는 흑색 또는 흑갈색의 반고체 상태의 교상물질을 칭하는 것으로 가열하게 되면 서서히 액상으로 변화되는 특성을 갖는다. 상기 아스팔트는 점착성이 뛰어나고 광물질 재료와의 부착성이 우수하기 때문에 결합재료나 접착재료로 이용되며 물에 용해되지 않고 불투수성이므로 방수재료로도 이용된다. 또한, 사용목적에 따라 점도를 변화시킬 수 있어 시공성 역시 우수하다. 이러한 장점들 및 특성 때문에 아스팔트는 그 활용범위가 광범위하여 도로 포장용, 댐공사 등과 같은 수리용, 방수용, 일반 공업용, 농업용 등의 다양한 용도로 사용되고 있다.In general, asphalt refers to a black or dark brown semi-solid cross-linked substance that remains after the hard portion is naturally or artificially vaporized by constituting petroleum and has a characteristic of gradually changing to a liquid phase when heated. The asphalt is used as a bonding material or an adhesive material because it is excellent in adhesion and adhesion to mineral materials, and is also used as a waterproofing material because it is insoluble in water and is not water-soluble. In addition, since the viscosity can be changed according to the purpose of use, the workability is also excellent. Due to these advantages and characteristics, asphalt has a wide range of applications, and is used for various purposes such as road pavement, dam construction, repair, waterproofing, general industrial use, and agricultural use.

상기 아스팔트를 도로포장에 사용할 때 통상적으로 아스팔트 자체만으로 사용되는 예는 드물며, 골재 및 채움재 등과 적정비율로 배합되어 만들어진 아스팔트 콘크리트(아스콘)로 사용된다. 그러나 도로 및 주차장과 같은 포장 표면은 일정 시간이 경과되면, 교통, 온도 주기 및 기타 환경적 원인에 의해 균열 등 손상이 야기된다. 상기 균열 내로 물이 흘러들어가 추가 손상을 야기하는 문제점이 있다.When the asphalt is used for road paving, it is rare to use only asphalt itself, and it is used as an asphalt concrete (ascon) made by mixing the aggregate and the filling material in an appropriate ratio. However, pavement surfaces, such as roads and parking lots, are damaged by cracks due to traffic, temperature cycles and other environmental factors after a certain time. There is a problem in that water flows into the cracks, causing further damage.

이러한 문제점을 개선하기 위한 선행특허로서 대한민국 공개특허공보 특2003-0080227호가 알려져 있다.Korean Patent Laid-Open Publication No. 2003-0080227 is known as a prior patent for improving such a problem.

대한민국 공개특허공보 특2003-0080227호는 포장 표면의 강화 및 방수처리 방법에 관한 것으로 액화 아스팔트 층이 포장 표면 위에 적용된다. 상기 강화 매트는 320оF(160℃)초과의 융점을 갖고, 유리 섬유와 같은 광물성 섬유 중합체 섬유 또는 이들의 혼합물로부터 선택된 섬유로부터 제조된 부직포 매트이다. 액화 아스팔트는 강화 매트에 침투 및 흡수되어 방수막을 형성하고, 포장 재료층이 강화 매트 위에 적용되는 포장 표면의 강화 및 방수처리 방법에 대해 개시되어 있다.Korean Patent Laid-Open Publication No. 2003-0080227 relates to a method of reinforcing and waterproofing a pavement surface, and a liquefied asphalt layer is applied on the pavement surface. The reinforcing mats are nonwoven mats having a melting point above 320 ° F (160 ° C.) and made from fibers selected from mineral fiber polymeric fibers such as glass fibers or mixtures thereof. Liquefied asphalt is disclosed for a method of reinforcing and waterproofing a pavement surface in which water is permeated and absorbed into a reinforcing mat to form a waterproof film, and a layer of pavement material is applied on the reinforcing mat.

그러나 상기한 선행 특허에 의하면 상기 강화 매트는 160℃ 이상의 고온으로 가열하여 물게 녹인 액체 상태를 유지해야 플랜트에서 송유관을 따라 공급하거나 골재와 혼합과정에서 잘 비벼진다. 이를 위해 플랜트에서는 아스팔트를 탱크에 넣어 가열된 상태로 연중 보관하기 위해 상당한 양의 전기가 지속적으로 소모되는 문제점이 있다.
However, according to the preceding patent, the reinforcing mat is heated to a high temperature of 160 ° C. or higher to maintain a liquid state in which the water is dissolved, so that the plant is supplied along the pipeline or mixed with aggregate. For this purpose, there is a problem that a considerable amount of electricity is continuously consumed in the plant in order to store asphalt in a tank in a heated state throughout the year.

대한민국 공개특허공보 특2003-0080227호(2003.10.11 공개)Republic of Korea Patent Publication No. 2003-0080227 (2003.10.11 published)

본 발명은 상기한 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 플랜트 시설을 간소화하여 비용을 절감할 수 있는 고체 아스팔트 제조방법 및 그를 이용한 아스팔트 콘크리트 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention has been made to solve the problems of the prior art, it is an object of the present invention to provide a solid asphalt manufacturing method and asphalt concrete manufacturing method using the same that can reduce the cost by simplifying the plant facilities.

본 발명의 다른 목적은 이산화 탄소의 발생을 줄여 친환경적인 고체 아스팔트 제조방법 및 그를 이용한 아스팔트 콘크리트 제조방법을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide an environment-friendly solid asphalt production method and asphalt concrete production method using the same by reducing the generation of carbon dioxide.

본 발명의 또 다른 목적은 분진으로 날아가는 것을 방지할 수 있도록 채움재를 고형화제로 사용하는 고체 아스팔트 제조방법 및 그를 이용한 아스팔트 콘크리트 제조방법을 제공하는 것이다.Still another object of the present invention is to provide a method for producing solid asphalt using a filler as a solidifying agent and an asphalt concrete manufacturing method using the same so as to prevent the fly to dust.

본 발명의 또 다른 목적은 보수 포장의 성능을 향상시킬 수 있는 고체 아스팔트 제조방법 및 그를 이용한 아스팔트 콘크리트 제조방법을 제공하는 것이다.
Still another object of the present invention is to provide a method for producing a solid asphalt and an asphalt concrete manufacturing method using the same, which can improve the performance of a repair pavement.

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 비개질 고체 아스팔트 제조방법에 있어서, (a) 아스팔트에 바인더 첨가제를 첨가하여 비개질 아스팔트를 제조하는 단계, (b) 석회석분과 소석회를 혼합하여 고형화제를 마련하는 단계, (c) 상기 (a)단계에서 제조된 비개질 아스팔트에 상기 (b)단계에서 마련된 고형화제를 혼합하여 고체 아스팔트 반죽물을 제조하는 단계, (d) 상기 (c)단계에서 제조된 고체 아스팔트 반죽물을 굳히고 분쇄하여 아스팔트 입자를 형성하는 단계 및, (e) 상기 (d)단계에서 분쇄된 고체 아스팔트 입자에 소석회를 입히는 단계를 포함하고, 상기 (a)단계에서 비개질 아스팔트는 아스팔트 78~82중량%, 바인더 첨가제로 유황(SF) 8~20중량%, 폐타이어 고무분말(CRM) 3~7중량%, 파라핀 왁스(PW) 0.3~0.7중량%로 이루어지는 것을 특징으로 한다.In the method for producing unmodified solid asphalt according to the present invention in order to achieve the above object, (a) adding a binder additive to the asphalt to prepare the unmodified asphalt, (b) mixing limestone powder and slaked lime to prepare a solidifying agent (C) mixing the solidifying agent prepared in step (b) with the unmodified asphalt prepared in step (a) to produce a solid asphalt dough, (d) prepared in step (c) Hardening and pulverizing the solid asphalt dough to form asphalt particles, and (e) applying slaked lime to the solid asphalt particles pulverized in the step (d), wherein the unmodified asphalt in step (a) is asphalt 78 to 82% by weight, sulfur binder (SF) 8 to 20% by weight, waste tire rubber powder (CRM) 3 to 7% by weight, paraffin wax (PW) is characterized by consisting of 0.3 to 0.7% by weight.

또 본 발명에 따른 비개질 고체 아스팔트 제조방법에 있어서, 상기 (a)단계에서 비개질 아스팔트는 아스팔트를 160~180℃ 온도로 가열한 후, 상기 바인더 첨가제를 첨가하여 20~60분 동안 교반하는 것을 특징으로 한다.In addition, in the method for producing unmodified solid asphalt according to the present invention, in the step (a), the unmodified asphalt is heated to a temperature of 160 to 180 ° C., and then stirred for 20 to 60 minutes by adding the binder additive. It features.

또 본 발명에 따른 개질 고체 아스팔트 제조방법에 있어서, (a) 아스팔트에 바인더 첨가제를 첨가하여 개질 아스팔트를 제조하는 단계, (b) 석회석분과 소석회를 혼합하여 고형화제를 마련하는 단계, (c) 상기 (a)단계에서 제조된 개질 아스팔트에 상기 (b)단계에서 마련된 고형화제를 혼합하여 고체 아스팔트 반죽물을 제조하는 단계, (d) 상기 (c)단계에서 제조된 고체 아스팔트 반죽물을 굳히고 분쇄하여 고체 아스팔트 입자를 형성하는 단계 및, (e) 상기 (d)단계에서 분쇄된 고체 아스팔트 입자에 소석회를 입히는 단계를 포함하고, 상기 (a)단계에서 개질 아스팔트는 아스팔트 73~78중량%, 바인더 첨가제로 유황(SF) 8~20중량%, 폐타이어 고무분말(CRM) 8~12중량%, 폴리머 2~6중량% 및 파라핀 왁스(PW) 0.3~0.7중량%로 이루어지는 것을 특징으로 한다.In the modified solid asphalt production method according to the present invention, (a) adding a binder additive to the asphalt to prepare the modified asphalt, (b) mixing limestone powder and calcined lime to prepare a solidifying agent, (c) mixing the solidifying agent prepared in step (b) with the modified asphalt prepared in step (a) to produce a solid asphalt dough, (d) solidifying and grinding the solid asphalt dough prepared in step (c) Forming solid asphalt particles, and (e) applying slaked lime to the solid asphalt particles pulverized in step (d), wherein the modified asphalt in step (a) is 73 to 78 wt% asphalt, binder additives Furnace sulfur (SF) is characterized by consisting of 8 to 20% by weight, waste tire rubber powder (CRM) 8 to 12% by weight, polymer 2 to 6% by weight and paraffin wax (PW) 0.3 to 0.7% by weight.

또 본 발명에 따른 개질 고체 아스팔트 제조방법에 있어서, 상기 (a)단계에서 개질 아스팔트는 아스팔트를 170~190℃ 온도로 가열한 후, 상기 바인더 첨가제를 첨가하여 20~60분 동안 교반하는 것을 특징으로 한다.In the modified solid asphalt production method according to the present invention, in the step (a), the modified asphalt is heated to 170 ~ 190 ℃ temperature asphalt, characterized in that for 20 to 60 minutes by adding the binder additives. do.

또 본 발명에 따른 비개질 또는 개질 고체 아스팔트 제조방법에 있어서, 상기 (c)단계의 고체 아스팔트 반죽물은 비개질 또는 개질 아스팔트와 고형화제가 50:50~70:30 중량비로 혼합되는 것을 특징으로 한다.In addition, in the method for producing unmodified or modified solid asphalt according to the present invention, the solid asphalt paste of step (c) is characterized in that the unmodified or modified asphalt and the solidifying agent are mixed in a weight ratio of 50:50 to 70:30. .

또 본 발명에 따른 비개질 또는 개질 고체 아스팔트 제조방법에 있어서, 상기 (d)단계에서 분쇄는 상기 (c)단계의 고체 아스팔트 반죽물을 5~10mm의 입자크기로 형성하는 것을 특징으로 한다.In addition, in the unmodified or modified solid asphalt production method according to the present invention, the grinding in the step (d) is characterized in that the solid asphalt dough of the step (c) is formed to a particle size of 5 ~ 10mm.

또 본 발명에 따른 비개질 또는 개질 고체 아스팔트를 이용한 아스팔트 콘크리트의 제조방법에 있어서, (a) 골재를 가열하여 마련하는 단계, (b) 상기 제1항의 비개질 고체 아스팔트의 제조방법에 의해 제조된 비개질 고체 아스팔트 또는 제3항의 개질 고체 아스팔트의 제조방법에 의해 제조된 개질 고체 아스팔트를 준비하는 단계, (c) 상기 (a)단계에서 마련된 골재와 상기 (b)단계에서 준비된 비개질 또는 개질 고체 아스팔트를 배합하여 비비는 단계를 포함하고, 상기 (a)단계에서 골재는 170~190℃ 온도로 마련하는 것을 특징으로 한다.In addition, in the method for producing asphalt concrete using unmodified or modified solid asphalt according to the present invention, (a) heating and providing aggregate, (b) prepared by the method for producing unmodified solid asphalt of claim 1 Preparing the modified solid asphalt prepared by the method of preparing the modified solid asphalt or the modified solid asphalt of claim 3, (c) the aggregate prepared in the step (a) and the unmodified or modified solid prepared in the step (b) Mixing and rubbing the asphalt, the aggregate in the step (a) is characterized in that to prepare at 170 ~ 190 ℃ temperature.

또 본 발명에 따른 비개질 또는 개질 고체 아스팔트를 이용한 아스팔트 콘크리트의 제조방법에 있어서, 상기 (c)단계에서 배합은 928.6:71.4~900:100 중량비로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
In addition, in the method for producing asphalt concrete using unmodified or modified solid asphalt according to the present invention, the mixing in the step (c) is characterized in that the weight ratio of 928.6: 71.4 ~ 900: 100.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 고체 아스팔트 제조방법 및 그를 이용한 아스팔트 콘크리트 제조방법에 의하면, 이동식 믹싱 플랜트가 가능하며 아스팔트 캐틀 및 송유 장치가 필요 없어져 플랜트 시설이 간소화되어 비용을 절감할 수 있다.As described above, according to the solid asphalt production method and the asphalt concrete production method using the same according to the present invention, it is possible to move a mobile mixing plant and to eliminate the need for asphalt cattle and oil feeding equipment can simplify the plant facilities and reduce costs.

또, 본 발명에 따른 고체 아스팔트 제조방법 및 그를 이용한 아스팔트 콘크리트 제조방법에 의하면, 플랜트 시설의 간소화로 인한 전력 사용량이 감축되어 이산화 탄소를 감소시킬 수 있어 친환경적이다.In addition, according to the solid asphalt production method and the asphalt concrete production method using the same according to the present invention, the power consumption is reduced due to the simplification of the plant facility can reduce the carbon dioxide is environmentally friendly.

또, 본 발명에 따른 고체 아스팔트 제조방법 및 그를 이용한 아스팔트 콘크리트 제조방법에 의하면, 고체 바인더에 고형화제가 포함되어 있으므로 분진으로 날아가는 더스트를 방지할 수 있어 경제적이다.In addition, according to the solid asphalt production method and the asphalt concrete production method using the same according to the present invention, since the solid binder is contained in the solid binder, it is possible to prevent dust flying to the dust is economical.

또, 본 발명에 따른 고체 아스팔트 제조방법 및 그를 이용한 아스팔트 콘크리트 제조방법에 의하면, 보수용 아스콘으로 가열 혼합물을 현장에서 혼합하여 사용할 수 있으므로 보수 포장의 성능을 향상시킬 수 있다.
In addition, according to the solid asphalt production method and the asphalt concrete production method using the same according to the present invention, since the heating mixture can be used in the field as a repair asphalt, it is possible to improve the performance of the repair pavement.

도 1은 본 발명에 따른 비개질 고체 아스팔트의 제조방법을 설명하기 위한 공정도,
도 2는 본 발명에 따른 개질 고체 아스팔트의 제조방법을 설명하기 위한 공정도,
도 3은 본 발명에 따른 아스팔트 콘크리트의 제조방법을 설명하기 위한 공정도,
도 4는 본 발명에 적용되는 아스팔트의 조성성분을 나타낸 그림,
도 5는 골재의 합성입도를 나타낸 그래프,
도 6은 분쇄된 비개질 고체 아스팔트를 나타낸 그림,
도 7은 골재온도에 따른 공극률과 변형강도의 변화를 나타낸 도,
도 8은 변형강도 시험을 위해 공시체를 세팅한 그림,
도 9는 간접 인장강도 시험 재하 모식도,
도 10은 하중-변위곡선을 나타낸 도,
도 11은 반복주행시험을 나타낸 그림.
1 is a process chart for explaining a method for producing unmodified solid asphalt according to the present invention;
2 is a process chart for explaining a method for producing a modified solid asphalt according to the present invention;
3 is a process chart for explaining a method for manufacturing asphalt concrete according to the present invention;
Figure 4 is a diagram showing the composition of the asphalt applied to the present invention,
5 is a graph showing the composite particle size of the aggregate,
6 is a view showing the crushed unmodified solid asphalt,
7 is a view showing a change in porosity and deformation strength according to the aggregate temperature,
8 is a view showing the specimen set for the deformation strength test,
9 is an indirect tensile strength test load schematic,
10 is a view showing a load-displacement curve,
11 is a diagram showing a repeated driving test.

이하에서는 본 발명에 대하여 첨부된 도면에 도시된 실시 예에 따라 구체적으로 설명하기는 하나, 본 발명이 도시된 실시 예만으로 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the embodiments shown in the accompanying drawings, but the present invention is not limited to the illustrated embodiments.

본 발명의 상기 및 그 밖의 목적과 새로운 특징은 본 명세서의 기술 및 첨부 도면에 의해 더욱 명확하게 될 것이다.
These and other objects and novel features of the present invention will become more apparent from the description of the present specification and the accompanying drawings.

먼저, 본 발명에 적용되는 고체 아스팔트의 조성성분에 대해 설명한다.First, the composition components of the solid asphalt applied to the present invention will be described.

고형화제는 상온에서의 성형성을 높이기 위한 성분으로 석회석분(Limestone powder: LP)과 소석회(Hydrated lime: HL)를 사용하였다(도 4). 아스팔트 콘크리트(아스콘)에는 골재와 함께 일반적으로 석회석분이 filler(채움재)로 사용되나 본 발명에서는 filler(채움재)의 1/2을 소석회로 대치하였다. 소석회는 골재의 박리 방지제로 사용되므로 화강암 등 친수성(Hydrophilic) 골재가 많은 국내에서 아스콘의 박리손상을 줄여주는 효과를 낸다. 또한, 표면에 묻어 고체 아스팔트(Solid asphalt: SAP) 입자 간의 접착을 방지하고 가격도 석회석분 보다 싸서 이의 사용은 일거양득이다.As the solidifying agent, limestone powder (LP) and hydrated lime (HL) were used as ingredients for improving moldability at room temperature (FIG. 4). Asphalt concrete (ascon) is generally used as a filler (filler) with aggregate, but in the present invention, half of the filler (filler) was replaced by slaked. Since slaked lime is used as an anti-peeling agent for aggregates, it has an effect of reducing peeling damage of ascon in many hydrophilic aggregates such as granite. In addition, it is buried on the surface to prevent the adhesion between the solid asphalt (Solid asphalt (SAP)) particles and the price is cheaper than the limestone powder, its use is very profitable.

바인더는 비개질 고체 아스팔트(USA) 제조 시에는 바인더의 점도를 높여 고형성을 향상시키기 위해 30번 체에 통과된 입자의 폐타이어 고무분말(Crumb rubber modifier: CRM)과 유황(SF)을 사용하였다. 골재와 혼합시 바인더의 융점을 낮추기 위해 파라핀 왁스(Paraffin wax: PW)를 소량 사용하였으며 이는 또한, CRM으로 인해 상승된 용융온도를 내리는 효과를 보기 위함은 물론 상온에서 고형성 향상에도 도움이 된다. In the manufacture of unmodified solid asphalt (USA), waste rubber rubber (CRM) and sulfur (SF) of particles passed through sieve 30 were used to increase the viscosity of the binder to improve solidity. . A small amount of paraffin wax (PW) was used to lower the melting point of the binder when mixing with aggregate, which also helps to improve the solid formability at room temperature as well as to see the effect of lowering the elevated melting temperature due to CRM.

황은 식었을 때 고형성 향상에도 도움이 되지만 아스팔트를 양적으로 대체(증량)하는 효과도 있다. 황은 가격이 매우 저렴하므로 Sulfur-extended asphalt는 아스팔트에 황을 다량 넣어 증량시킨 아스팔트이며 요즘과 같이 고유가 시대에 아스팔트의 사용량을 줄일 수 있어 경제성에도 도움이 된다. Sulfur helps to improve solid form when cooled, but it also has the effect of quantitatively replacing asphalt. Sulfur-extended asphalt is an asphalt that is increased by adding a large amount of sulfur to asphalt because sulfur is very inexpensive, and as such, it is possible to reduce the amount of asphalt used in the high oil price period, thereby contributing to economic efficiency.

또한, 개질 아스팔트인 MSA 제조 시에는 PW외에 CRM의 함량을 더 높이고 폴리머로 융점이 비교적 낮은 저밀도 폴리에틸렌(Low-density polyethylene: LDPE)을 첨가하여 성능 등급(Performance grade: PG)을 76 이상으로 향상시켰다. 도 4에 도시된 바와 같이 LDPE는 50번 체에 거의 다 통과하고 30번 체에 거의 다 남는 분말로 융점이 110℃ 정도인 폴리머이다.In addition, in the production of modified asphalt, MSA, higher CRM content and low-density polyethylene (LDPE) with low melting point as polymers were added to improve the performance grade (PG) to 76 or more. . As shown in FIG. 4, LDPE is a polymer having almost a melting point of about 110 ° C. as a powder almost passing through the 50 sieve and almost remaining in the 30 sieve.

골재는 아스콘 제조를 위해서 굵은 골재는 화강암 쇄석(Granite), 잔 골재는 화강암 스크리닝스(Screenings), 채움재(filler) 또는 고형화제로는 석회석분과 소석회를 사용하였다. 표 1은 사용된 화강암 신규골재의 물리적 성질 및 입도를 나타낸 것이다. 굵은 골재 최대치수는 13㎜를 사용하였고, 잔 골재는 No.8체 이하의 골재를 사용하였다. 도 5는 골재의 합성 입도 그래프이다.Aggregate is used to produce ascone coarse aggregates granite (Granite), fine aggregates used granite screenings (Screenings), fillers or solidifying agents (limestone powder and slaked lime). Table 1 shows the physical properties and particle size of the new granite aggregate used. The maximum size of the coarse aggregate was 13mm, and the fine aggregate was the aggregate of No. 8 or less. 5 is a synthetic particle size graph of the aggregate.

골재의 특성Characteristics of Aggregate Classification
Classification
Specificationlimit
Specificationlimit
GraniteGranite
13㎜ aggregate13mm aggregate Fine aggregateFine aggregate FillerFiller 진비중Heavy weight > 2.45> 2.45 2.8492.849 2.6692.669 2.752.75 흡수율Absorption rate < 3.0% <3.0% 0.7280.728 1.2251.225 -- 마모율Wear rate < 35% <35% 19.719.7 -- --

이하, 본 발명의 제조방법을 도면에 따라서 설명한다.Hereinafter, a manufacturing method of the present invention will be described with reference to the drawings.

실시 예 1. Example 1. 비개질Unmodified 고체 아스팔트 제조 Solid asphalt manufacturing

도 1은 본 발명에 따른 비개질 고체 아스팔트의 제조방법을 설명하기 위한 공정도이다.1 is a process chart for explaining a method for producing unmodified solid asphalt according to the present invention.

도 1에 도시된 바와 같이, 우선 비개질 아스팔트를 제조한다(S10).As shown in Figure 1, first to prepare the unmodified asphalt (S10).

아스팔트(제품번호: AP-5, 침입도: 등급 60-80(PG64-22), 제조사: SK 이노베이션) 75~85중량%, 바람직하게는 80중량%를 160~180℃, 바람직하게는 170℃로 가열한 후, 바인더 첨가제로 파라핀 왁스(PW) 0.3~0.7중량%, 폐타이어 고무분말(CRM) 3~7중량%, 바람직하게는 5중량%와 유황(SF) 8~20중량%를 넣어 수작업으로 2~5분 휘젓고, 균질기(Homogenizer)를 이용하여 20~60분, 바람직하게는 30분 이상 교반하여 비개질 아스팔트를 제조한다.
Asphalt (product number: AP-5, penetration: grade 60-80 (PG64-22), manufacturer: SK Innovation) 75 to 85% by weight, preferably 80% by weight 160 to 180 ℃, preferably 170 ℃ After heating with a binder additive, 0.3 to 0.7 wt% of paraffin wax (PW), 3 to 7 wt% of waste tire rubber powder (CRM), preferably 5 wt% and 8 to 20 wt% of sulfur (SF) Whisk 2 to 5 minutes by hand, and agitate for 20 to 60 minutes, preferably 30 minutes or more using a homogenizer to prepare unmodified asphalt.

그 후, 고형화제를 마련한다(S20).After that, a solidifying agent is prepared (S20).

고형화제 100 중량부에 대하여 석회석분 50 중량부, 소석회 50 중량부 포함하여 골재의 박리를 방지하고, 고형화가 잘되도록 하는 것이 바람직하다. 이는 소석회를 50 중량부 미만 포함하게 되면, 아스팔트의 박리방지 효과가 미미하고, 50 중량부 초과하게 되면, 아스팔트 함량의 증가를 유발하기 쉬우므로 바람직하지 못하다.
It is preferable to include 50 parts by weight of limestone powder and 50 parts by weight of limestone with respect to 100 parts by weight of the solidifying agent to prevent peeling of the aggregate and to solidify well. It is not preferable to include less than 50 parts by weight of slaked lime, the effect of preventing the peeling of the asphalt is insignificant, and if it exceeds 50 parts by weight, it is easy to cause an increase in the asphalt content.

다음에 상기 비개질 아스팔트에 상기 고형화제를 혼합하여 비개질 고체 아스팔트 반죽물을 제조한다(S30).Next, the solidifying agent is mixed with the unmodified asphalt to prepare an unmodified solid asphalt dough (S30).

상기 S10단계에서 제조된 비개질 아스팔트(Binder: B)와 상기 S20단계에서 마련된 고형화제(Solidifier: S)를 50:50~70:30 중량비로 혼합한다. 이는 B:S 비율에 따라 고체 아스팔트(SAP)의 사용량이 변하는데 비율이 낮으면 소요 비개질 고체 아스팔트(SAP)의 양이 많아지므로 가능한 B의 비율을 높여 SAP의 양이 적어지도록 제조하는 것이 좋다. 하지만 B의 비율을 높이면 S의 양이 적어지므로 고체화가 어렵고, 반대로 B의 비율이 낮으면 고체화가 쉬운 모순이 있어 적정 비율선정이 중요하다.
The unmodified asphalt prepared in step S10 (Binder: B) and the solidifying agent (Solidifier: S) prepared in step S20 are mixed at a weight ratio of 50:50 to 70:30. This is because the amount of solid asphalt (SAP) changes according to the B: S ratio, but if the ratio is low, the amount of required unmodified solid asphalt (SAP) increases, so it is better to manufacture so that the amount of SAP decreases as much as possible. . However, increasing the ratio of B decreases the amount of S, so it is difficult to solidify. Conversely, if the ratio of B is low, there is a contradiction that it is easy to solidify.

그 후, 상기 SAP 반죽물을 굳히고 분쇄한다(S40).Thereafter, the SAP dough is hardened and ground (S40).

상기 S30단계에서 제조된 SAP 반죽물이 빨리 식도록 넓은 팬에 4~8mm 두께로 붓고 식혀 냉동고에 보관한다. 상기 식히는 시간을 단축하기 위해 냉동고를 이용해도 무방하다. 상기 혼합물을 표면적을 크게 하여 열전도가 잘되어 혼합이 용이하도록 원추절구식분쇄기, 롤형분쇄기 또는 볼밀 중의 하나의 방식으로 실온에서 도 6에 도시된 바와같이, 5~10m의 크기로 분쇄한다. 이는 10mm를 초과하게 되면, SAP가 가열된 골재와의 접촉시 신속히 녹지 않아 즉, 융해되지 않게 되므로 10mm 이하의 입자크기로 분쇄하는 것이 바람직하다.
SAP dough prepared in step S30 is poured into a wide pan 4 ~ 8mm thick to cool quickly and stored in the freezer to cool. A freezer may be used to shorten the cooling time. The mixture is pulverized to a size of 5 to 10 m at room temperature as shown in FIG. 6 by one of a conical grinding mill, a roll mill or a ball mill to increase the surface area and facilitate thermal mixing so as to facilitate mixing. If it exceeds 10mm, it is preferable to grind to a particle size of 10mm or less because the SAP does not melt quickly upon contact with the heated aggregate, that is, it does not melt.

다음에 상기 분쇄된 SAP에 소석회를 입힌다(S50).Next, slaked lime is applied to the crushed SAP (S50).

상기 S40단계에서 분쇄된 SAP입자를 상온의 소석회통에 넣어 소석회가 표면에 충분히 묻도록 한 뒤 보관한다.
Put the crushed SAP particles in the step S40 into a hydrated lime bucket at room temperature so that the hydrated lime is sufficiently buried on the surface and stored.

상술한 바와 같은 분쇄된 SAP에 소석회를 입히는 단계가 완료되면, 비개질 고체 아스팔트가 얻어진다.
Upon completion of the step of laminating calcified SAP as described above, an unmodified solid asphalt is obtained.

실시 예 2. 개질 고체 아스팔트 제조Example 2. Modified Solid Asphalt Preparation

도 2는 본 발명에 따른 개질 고체 아스팔트의 제조방법을 설명하기 위한 공정도이다.2 is a process chart for explaining a method for producing a modified solid asphalt according to the present invention.

도 2에 도시된 바와 같이, 우선 개질 아스팔트를 제조한다(S10).As shown in Figure 2, first to produce a modified asphalt (S10).

아스팔트(제품번호: AP-5, 침입도 등급: 60-80(PG 64-22), 제조사: SK 이노베이션)를 170~190℃, 바람직하게는 180℃ 온도로 가열한 후, 바인더 첨가제를 첨가하여 20~60분, 바람직하게는 30분 동안 균질기(homogenizer)를 이용하여 교반하여 개질 아스팔트를 제조한다.Asphalt (product number: AP-5, penetration grade: 60-80 (PG 64-22), manufacturer: SK Innovation) was heated to a temperature of 170 ~ 190 ℃, preferably 180 ℃, by adding a binder additive The modified asphalt is prepared by stirring using a homogenizer for 20 to 60 minutes, preferably 30 minutes.

상기 개질 아스팔트는 아스팔트 73~78중량%, 폐타이어 고무분말(CRM) 8~12중량%, 유황(SF) 8~20중량%, 폴리머 2~6중량% 및, 파라핀 왁스(WAX) 0.3~0.7중량%, 바람직하게는 아스팔트 75.5중량%, 폐타이어 고무분말(CRM) 10중량%, 개질유황(MS) 10중량%, 폴리머 4중량% 및, 파라핀 왁스(PW) 0.5중량%로 이루어진다.
The modified asphalt is 73 to 78% by weight asphalt, 8 to 12% by weight rubber tire (CRM), 8 to 20% by weight sulfur (SF), 2 to 6% by weight polymer, and 0.3 to 0.7 paraffin wax (WAX) It is composed of 7% by weight, preferably 75.5% by weight asphalt, 10% by weight waste tire rubber powder (CRM), 10% by weight modified sulfur (MS), 4% by weight polymer and 0.5% by weight paraffin wax (PW).

그 후, 고형화제를 마련한다(S20).After that, a solidifying agent is prepared (S20).

고형화제 100 중량부에 대하여 석회석분 50 중량부, 소석회 50 중량부 포함하여 골재의 박리를 방지하고, 표면에 묻어 아스팔트 입자 간의 접착을 방지하도록 하는 것이 바람직하다. 이는 소석회를 50 중량부 미만 포함하게 되면, 개질 아스팔트의 박리손상을 줄여주는 효과가 미미하고, 50 중량부 초과하여 포함하게 되면, 고형화가 쉬우므로 바람직하지 못하다.
It is preferred to include 50 parts by weight of limestone powder and 50 parts by weight of limestone with respect to 100 parts by weight of the solidifying agent to prevent peeling of the aggregate and to prevent adhesion between asphalt particles by being buried on the surface. It is not preferable to include less than 50 parts by weight of slaked lime, the effect of reducing the peeling damage of the modified asphalt, and to include more than 50 parts by weight, it is not easy to solidify.

다음에 상기 개질 아스팔트에 상기 고형화제를 혼합하여 개질 고체 아스팔트 반죽물을 제조한다(S30).Next, the solidifying agent is mixed with the modified asphalt to prepare a modified solid asphalt dough (S30).

상기 S10단계에서 제조된 개질 아스팔트(Binder: B)와 상기 S20단계에서 마련된 고형화제(Solidifier: S)를 50:50~70:30 중량비로 혼합한다. 이는 B:S 비율에 따라 개질 고체 아스팔트(SAP)의 사용량이 변하는데 비율이 낮으면 소요 개질 고체 아스팔트(SAP)의 양이 많아지므로 가능한 B의 비율을 높여 SAP의 양이 적어지도록 제조하는 것이 좋다. 하지만 B의 비율을 높이면 S의 양이 적어지므로 고체화가 어렵고, 반대로 B의 비율이 낮으면 고체화가 쉬운 모순이 있어 적정 비율선정이 중요하다.
The modified asphalt (Binder: B) prepared in step S10 and the solidifying agent (Solidifier: S) prepared in step S20 are mixed at a weight ratio of 50:50 to 70:30. This is because the amount of modified solid asphalt (SAP) changes according to the B: S ratio, but if the ratio is low, the amount of required modified solid asphalt (SAP) increases, so it is better to manufacture so that the amount of SAP is increased by increasing the ratio of B as possible. . However, increasing the ratio of B decreases the amount of S, so it is difficult to solidify. Conversely, if the ratio of B is low, there is a contradiction that it is easy to solidify.

그 후, 상기 개질 고체 아스팔트 반죽물을 굳히고 분쇄한다(S40).Thereafter, the modified solid asphalt dough is hardened and pulverized (S40).

상기 S30단계에서 제조된 아스팔트 반죽물이 빨리 식도록 넓은 팬에 4~8mm 두께로 붓고 식혀 냉동고에 보관한다. 냉동고에 보관된 반죽물이 고체가 되어 취성이 커지면 꺼내어 신속히 파쇄한다. SAP 표면적을 크게 하여 열전도가 잘되어 혼합이 용이하도록 원추절구식분쇄기, 롤형분쇄기 또는 볼밀 중의 하나의 방식으로 실온에서 5~10mm의 크기로 분쇄한다. 이는 10mm를 초과하게 되면, SAP가 가열된 골재와의 접촉시 신속히 녹지않아, 즉, 융해되지 않게 되므로, 바람직하게는 10mm의 입자크기로 분쇄하는 것이 바람직하다.
Asphalt dough prepared in step S30 is poured into a wide pan 4 ~ 8mm thick to cool quickly and stored in the freezer to cool. If the dough stored in the freezer becomes solid and becomes brittle, take it out and break it quickly. To increase the SAP surface area and thermal conductivity to facilitate the mixing, it is pulverized to a size of 5 to 10 mm at room temperature by one of conical mills, roll mills, or ball mills. If it exceeds 10 mm, the SAP does not melt quickly upon contact with the heated aggregate, that is, it does not melt, so it is preferable to grind to a particle size of 10 mm.

다음에 상기 분쇄된 SAP에 소석회를 묻힌다(S50).Next, hydrated lime is buried in the ground SAP (S50).

상기 S40단계에서 분쇄된 SAP 입자를 상온의 소석회통에 넣어 소석회가 표면에 충분히 묻도록 한 후, 보관한다.
Put the SAP particles crushed in step S40 into a hydrated lime bucket at room temperature so that the hydrated lime is sufficiently buried on the surface, and then stored.

상술한 바와 같은 분쇄된 SAP에 소석회를 묻히는 단계가 완료되면, 개질 고체 아스팔트가 얻어진다.
Upon completion of the step of applying the lime to the pulverized SAP as described above, a modified solid asphalt is obtained.

실시 예 3. 아스팔트 콘크리트Example 3 Asphalt Concrete

도 3는 본 발명에 따른 아스팔트 콘크리트의 제조방법을 설명하기 위한 공정도이다.3 is a process chart for explaining a method for producing asphalt concrete according to the present invention.

도 3에 도시된 바와 같이, 우선 골재를 가열하여 마련한다(S10).As shown in Figure 3, first, aggregate is prepared by heating (S10).

골재를 170~190℃, 바람직하게는 175~185℃의 온도로 가열한다. 하기 후술할 배합하여 비비는 단계에서 비개질 고체 아스팔트를 이용할 경우, 골재의 온도를 170~190℃, 바람직하게는 175℃ 도로 가열하고, 개질 고체 아스팔트를 이용할 경우, 골재의 온도를 170~190℃, 바람직하게는 185℃ 온도로 가열하는 것이 좋다.The aggregate is heated to a temperature of 170 to 190 ° C, preferably 175 to 185 ° C. When using the unmodified solid asphalt in the mixing and rubbing step to be described later, the temperature of the aggregate is heated to 170 ~ 190 ℃, preferably 175 ℃ degree, when using the modified solid asphalt, 170 ~ 190 ℃, Preferably heating to a temperature of 185 ℃.

상기 골재로 굵은 골재, 잔골재, 채움재(filler)를 사용한다. 상기 굵은 골재로는 화강암 쇄석(granite)을 사용하고, 잔골재로는 화강암 스크리닝스(screenings)를 사용한다.
Coarse aggregate, fine aggregate, filler (filler) is used as the aggregate. The coarse aggregate uses granite crushed stone (granite), and the fine aggregate uses granite screenings (screenings).

다음에 비개질 또는 개질 고체 아스팔트를 준비한다(S20).Next, prepare an unmodified or modified solid asphalt (S20).

상기 실시 예 1, 실시 예 2의 제조방법에 의해 제조된 비개질 또는 개질 고체 아스팔트를 준비한다.
Prepare the unmodified or modified solid asphalt prepared by the method of Example 1, Example 2 above.

그 후, 상기 골재와 비개질 또는 개질 고체 아스팔트(SAP)와 배합하여 비빈다(S30).Thereafter, the aggregate is mixed with unmodified or modified solid asphalt (SAP) and rubbed (S30).

상기 S10단계에서 마련된 골재와 상기 S20단계에서 준비된 SAP를 일정비율로 배합하여 비빈다. 상기 일정비율 배합은 928.6:71.4~900:100으로 조정하여 실시하는 것이 바람직하다. 이는 SAP를 중량비 70 이하로 배합할 경우, 석회석분(filler)을 추가 공급해야 하는 경우가 있으며, SAP의 중량비가 100이 넘을 경우, 고체 아스팔트의 양이 상대적으로 많아 혼합물이 빨리 식어 작업성이 떨어질 뿐만 아니라 골재의 온도를 더 높게 가열하여야하므로 비경제적이고 취급해야할 양이 많아 불리하다.
The aggregate prepared in step S10 and the SAP prepared in step S20 are mixed and mixed at a predetermined ratio. It is preferable to adjust the said constant ratio to 928.6: 71.4-900: 100. When SAP is blended at a weight ratio of 70 or less, additional limestone filler may be required.If the weight ratio of SAP is more than 100, the amount of solid asphalt is relatively high, and the mixture cools quickly, resulting in poor workability. In addition, because the temperature of the aggregate must be heated higher, it is disadvantageous because it is uneconomical and has a large amount to handle.

상술한 바와 같은 배합하여 비비는 단계가 완료되면, 아스팔트 콘크리트(S40)가 얻어진다.
When the mixing and rubbing step as described above is completed, asphalt concrete (S40) is obtained.

실험 예 1. 아스팔트 콘크리트 제조Experimental Example 1. Asphalt Concrete Manufacturing

상기 실시 예에서 제조된 비개질 고체 아스팔트, 개질 고체 아스팔트를 이용한 아스팔트 콘크리트 제조시, 최적의 아스팔트 콘크리트 조성 비율을 결정하기 위하여 하기와 같이 실험을 실시하였다.In the production of asphalt concrete using the unmodified solid asphalt and modified solid asphalt prepared in the above embodiment, an experiment was performed as follows to determine an optimal asphalt concrete composition ratio.

우선, 고형이 잘되고 저장성이 좋으며 최대한의 개질 또는 비개질 아스팔트 함량이 높은 B:S 비율을 선정하고 이어 바인더의 함량을 조정하여 소정의 PG등급을 얻도록 연구개발을 진행하였다. 표 2, 3에 도시된 바와 같이 제일 낮은 56부터 58, 60, 64 순으로 순차적으로 진행하였다.First, R & D was carried out to select a B: S ratio having a high solids, good shelf life, high content of modified or unmodified asphalt, and then adjusting a binder content to obtain a predetermined PG grade. As shown in Tables 2 and 3, the lowest 56 to 58, 60, 64 was sequentially performed.

비개질 고체 아스팔트(USA) 종류별 적정 첨가량 선정을 위한 재료의 배합표Unmodified Solid Asphalt (USA) Formulation Table for Material Selection 구분division 비율ratio 비개질 아스팔트 (g)Unmodified asphalt (g) 고형화제(g)Solidifying agent (g)
(g)
system
(g)
비고Remarks
Asp
(80%)
Asp
(80%)
CRM
(5%)
CRM
(5%)
Wax
(0.5%)
Wax
(0.5%)
폴리머
(0%)
Polymer
(0%)
MS
(10%)
MS
(10%)
소계sub Total 석회석분Limestone Powder 소석회Lime lime
AP-5AP-5 100:0100: 0 1,0001,000 00 00 00 00 1,0001,000 00 00 1,0001,000 controlcontrol
USA


USA

56:4456:44 473.20473.20 28.028.0 2.802.80 00 56.056.0 560560 220220 220220 1,0001,000
비개질


Unmodified

58:4258:42 490.10490.10 29.029.0 2.902.90 00 58.058.0 580580 210210 210210 1,0001,000 60:4060:40 507.00507.00 30.030.0 3.003.00 00 60.060.0 600600 200200 200200 1,0001,000 62:3862:38 523.90523.90 31.031.0 3.103.10 00 62.062.0 620620 190190 190190 1,0001,000

개질 고체 아스팔트(MSA) 종류별 적정 첨가량 선정을 위한 재료의 배합표 Formulation Table for Material Selection for Modified Solid Asphalt (MSA)
구분

division

비율

ratio
개질 아스팔트 (g)Modified asphalt (g) 고형화제(g)Solidifying agent (g)
계(g)

(G)

비고

Remarks
Asp
(75.5%)
Asp
(75.5%)
CRM
(10%)
CRM
(10%)
Wax
(0.5%)
Wax
(0.5%)
폴리머
(4%)
Polymer
(4%)
MS
(10%)
MS
(10%)
소계
(100%)
sub Total
(100%)
석회석분Limestone Powder 소석회Lime lime
AP-5AP-5 100:0100: 0 1,0001,000 00 00 00 00 1,0001,000 00 00 1,0001,000 controlcontrol
MSA


MSA

56:4456:44 422.80422.80 56.056.0 2.802.80 22.422.4 5656 560560 220220 220220 1,0001,000
개질

Reforming
58:4258:42 437.90437.90 58.058.0 2.902.90 23.223.2 5858 580580 210210 210210 1,0001,000 60:4060:40 453.00453.00 60.060.0 3.003.00 24.024.0 6060 600600 200200 200200 1,0001,000 62:3862:38 468.10468.10 62.062.0 3.103.10 24.824.8 6262 620620 190190 190190 1,0001,000

개질 고체 아스팔트 내에 B:S비율에 따라 아스팔트 콘크리트 제조시 개질 고체 아스팔트의 사용량이 정해진다. 예를 들어, 최적 아스팔트 함량이 5.0%인 표층용 일반 아스콘을 1.0톤(1,000kg)을 표 4에 도시된 바와 같이, 제조할 경우 사용되는 재료의 양은 개질 아스팔트 50kg, 골재(굵은골재, 잔골재, 채움재 포함) 950kg이다. 이 아스팔트 콘크리트를 제조하기 위해 B:S 비율이 6:4로 만들어진 개질 고체 아스팔트(MSA)를 사용한다면 MSA 83.3kg과 골재(Aggregate) 916.7kg을 투입해야 할 것이다. 그러면 MSA 83.3kg 내에 60%를 차지하는 50kg은 바인더이고, 나머지 33.3kg은 채움재로 사용된다. According to the B: S ratio in the modified solid asphalt, the amount of modified solid asphalt used in the production of asphalt concrete is determined. For example, as shown in Table 4, 1.0 ton (1,000 kg) of ordinary asphalt concrete for the surface layer having an optimum asphalt content of 5.0%, the amount of material used is 50 kg of modified asphalt, aggregate (coarse aggregate, fine aggregate, 950 kg). If you use modified solid asphalt (MSA) with a B: S ratio of 6: 4 to make this asphalt concrete, you will need to add 83.3 kg MSA and 916.7 kg aggregate. 50 kg, which accounts for 60% in MSA 83.3 kg, is the binder and the remaining 33.3 kg is used as a filler.

최적 아스팔트 함량이 5.0%인 아스팔트 콘크리트 1톤을 제조할 때 소요 고체 아스팔트(SAP)의 양The amount of solid asphalt (SAP) required to produce one ton of asphalt concrete with an optimum asphalt content of 5.0%
OAC(%)

OAC (%)

B:S ratio

B: S ratio
Weight(kg)Weight (kg) MSA ratio by agg. wt.(%)MSA ratio by agg. wt. (%)
MSAMSA Aggregate
Aggregate
Total
Total
BinderBinder FillerFiller TotalTotal
5.0%


5.0%

50:5050:50 50.050.0 50.050.0 100.0100.0 900.0900.0 1,0001,000 10.0%10.0%
60:4060:40 50.050.0 33.333.3 83.383.3 916.7916.7 1,0001,000 9.09%9.09% 70:3070:30 50.050.0 21.421.4 71.471.4 928.6928.6 1,0001,000 7.69%7.69% 75:2575:25 50.050.0 16.716.7 66.766.7 933.3933.3 1,0001,000 6.67%6.67%

만일 B:S = 5:50으로 만들어진 MSA를 사용한다면 MSA 100kg, 골재 900kg을 투입하게 될 것이다. 이 경우 MSA 내에 50%를 차지하는 50kg은 바인더로, 나머지 50kg은 채움재로 사용된다. 이 두 경우 MSA 내에 바인더(B) 비율이 10% 포인트 차이인데 MSA의 사용량은 20% 차이가 난다. 즉, 60:40 MSA의 소요량이 83.33kg인데 비해 50:50 MSA는 소요량이 100kg으로 20% 늘어난다. If you use MSA with B: S = 5:50, you will add 100kg MSA and 900kg aggregate. In this case, 50 kg, which accounts for 50% in the MSA, is used as a binder and the remaining 50 kg is used as a filler. In these two cases, the percentage of binder (B) in the MSA differs by 10 percentage points. In other words, the requirement of 60:40 MSA is 83.33kg, whereas the 50:50 MSA is increased by 20% to 100kg.

또한, 후자는 900kg의 가열된 골재로 100kg의 개질 고체 아스팔트(MSA)(골재의 중량비로 11.11%)를 녹여야 하며, 전자는 916.67kg의 골재로 83.33kg MSA(골재의 중량비로 9.09%)를 녹이게 된다. 플랜트에서 MSA는 상온 상태로 투입되므로 골재 량에 비해 MSA가 많으면 그만큼 가열된 골재가 빨리 식어 작업성이 떨어질 것이다. 따라서 MSA 내에 바인더 함량을 가능한 한 높이 제조하는 것이 좋다.In addition, the latter must melt 100 kg of modified solid asphalt (MSA) (11.11% by weight of aggregate) with 900 kg of heated aggregate, and the former melts 83.33 kg MSA (9.09% by weight of aggregate) with 916.67 kg of aggregate. This will be. In the plant, the MSA is put at room temperature, so if the amount of MSA is higher than the amount of aggregate, the heated aggregate will cool down quickly, resulting in poor workability. It is therefore advisable to make the binder content as high as possible in the MSA.

비개질 고체 아스팔트 또는 개질 고체 아스팔트 양이 많아지면 취급량이 늘어나는 불리한 점 외에도 골재 량에 비해 그 비율이 커지므로 작업성 확보를 위해 골재를 더 높게 가열해야 하는 문제가 매우 중요하다. In addition to the disadvantage of increasing the amount of unmodified solid asphalt or modified solid asphalt in addition to the disadvantage of increasing the handling amount, the ratio is larger than the amount of aggregate, so the problem of heating the aggregate higher to ensure workability is very important.

그러므로 상온에서 취급이 가능한 최대한의 바인더 함량을 가진 고체 아스팔트(SAP) 입자(알맹이)를 제조하기 위하여 각 재료별 적정 첨가 범위를 사전 예비시험을 통하여 선정하였다.
Therefore, in order to prepare solid asphalt (SAP) particles (grains) having the maximum binder content that can be handled at room temperature, the appropriate addition range for each material was selected through preliminary tests.

그 결과, 하기 표 5, 6에 도시된 바와 같이, USA나 MSA는 B:S 비율이 60:40일때, 골재에 혼합하여 최적의 아스팔트 콘크리트를 제조할 수 있음을 확인하였다. As a result, as shown in Tables 5 and 6, USA or MSA confirmed that when the B: S ratio is 60:40, it can be mixed with aggregate to produce an optimal asphalt concrete.

종류별 1,000g의 고체 아스팔트 제조를 위한 적정배합비Proper mixing ratio for manufacturing 1,000 g of solid asphalt by type 구분division 비율ratio 개질 아스팔트 B(g)Modified Asphalt B (g) 고형화제 S(g)Solidifying Agent S (g)
(g)
system
(g)
비고Remarks
AspAsp CRMCRM PWPW 폴리머Polymer MSMS 소계sub Total LPLP HLHL AP-5AP-5 100:0100: 0 1,0001,000 00 00 00 00 1,0001,000 00 00 1,0001,000 controlcontrol USAUSA 60:4060:40 507507 3030 33 00 6060 600600 200200 200200 1,0001,000 비개질Unmodified MSAMSA 60:4060:40 453453 6060 33 2424 6060 600600 200200 200200 1,0001,000 개질Modification

각종 바인더 재료별 함량(%) 범위Content (%) Range by Various Binder Materials 구분
division
개질, 비개질 아스팔트(%)Modified, Unmodified Asphalt (%)
아스팔트asphalt CRMCRM PWPW 폴리머Polymer MSMS system 비개질(USA)Unmodified (USA) 84.5±6.284.5 ± 6.2 5±15 ± 1 0.5±0.20.5 ± 0.2 00 10±510 ± 5 100100 개질(MSA)Reform (MSA) 75.5±8.275.5 ± 8.2 10±210 ± 2 0.5±0.20.5 ± 0.2 4±14 ± 1 10±510 ± 5 100100

실험 예 2. 바인더 시험Experimental Example 2. Binder Test

상기 실시 예에서 제조된 개질 고체 아스팔트, 비개질 고체 아스팔트, 아스팔트 시멘트의 성능등급(PG) 및 135℃에서의 동점도(cp)를 측정하기 위해 하기와 같이 실험을 실시하였다.In order to measure the performance grade (PG) and kinematic viscosity (cp) at 135 ℃ of the modified solid asphalt, unmodified solid asphalt, asphalt cement prepared in the above-described experiment was carried out as follows.

상기 성능등급(PG)을 결정하기 위한 고온시험으로 DSR(Dynamic shear rheometer), 저온시험으로 BBR(Bending beam rheometer)을 수행하였다. A high shear test to determine the performance grade (PG) was performed by a dynamic shear rheometer (DSR) and a bending beam rheometer (BBR) by a low temperature test.

상기 DSR은 바인더의 복합전단계수(Complex shear modulus: G*)와 위상각(Phase angle: δ)을 측정하여 아스팔트 바인더의 점성 및 탄성거동특성을 분석하였고, 분석 후, 얻어진 G*/sin δ로 PG 고온등급을 결정하였다.The DSR analyzed the viscosity and elastic behavior of the asphalt binder by measuring the complex shear modulus (G * ) and phase angle (δ) of the binder, and after analysis, the obtained G * / sin δ PG high temperature grade was determined.

상기 BBR은 바인더를 장기노화시켜 일정 저온 하 즉, 매우 낮은 포장온도에서의 아스팔트 보(beam)시편에 휨 모드의 크리프 하중을 가하며, 얻어진 강도(stiffness)와 m-value로부터 PG 저온등급을 결정하였다.
The BBR was subjected to long-term aging of the binder to apply the creep load in bending mode to the asphalt beam specimen at a constant low temperature, ie very low pavement temperature, and to determine the PG low temperature grade from the obtained stiffness and m-value. .

그 결과, 표 7에 도시된 바와 같이, 비개질 아스팔트인 USA는 AP-5와 같은 64-22등급이 측정되었으며, 개질 아스팔트인 MSA의 성능등급(PG)은 76-22였다. 따라서 일반 고체아스팔트인 비개질 아스팔트 USA는 일반 아스팔트와 같은 64-22등급임을 알 수 있었다. 개질 고체아스팔트 MSA는 76-22등급을 나타내어 일반적으로 개질 아스팔트에서 요구되는 바인더 성능 등급을 만족하는 것을 확인할 수 있었다. As a result, as shown in Table 7, the unmodified asphalt USA was measured in the 64-22 grade, such as AP-5, and the performance grade (PG) of the modified asphalt MSA was 76-22. Therefore, it was found that the unmodified asphalt USA, which is a general solid asphalt, is a 64-22 grade like ordinary asphalt. The modified solid asphalt MSA showed grades 76-22, and it was confirmed that it satisfies the binder performance grade generally required for modified asphalt.

아스팔트의 성능등급 및 동점도Asphalt performance grade and kinematic viscosity 바인더(Binder)Binder AP-5AP-5 무개질(USA)No reformation (USA) 개질(MSA)Reform (MSA) PG 등급PG rating 64-2264-22 64-2264-22 76-2276-22 135℃에서의 동점도(cp)
(Kinematic viscosity at 135℃)
Kinematic Viscosity at 135 ° C (cp)
(Kinematic viscosity at 135 ℃)
472472 567567 1,8751,875

실험 예 3. 배합설계 및 아스콘 제조Experimental Example 3. Formulation Design and Ascon Production

비교평가를 위해 고체 아스팔트(SAP) 별로 상온의 고체 아스팔트를 사용한 것과 같은 종류의 바인더를 가열하여 액체로 사용한 것 두 가지씩을 각각 배합설계하였다. 고체의 경우에는 바인더가 상온 상태로 투입되기 때문에 골재와 혼합되었을 때 온도 유지를 위해 골재 온도를 액체 아스팔트와 혼합했을 때보다 10℃ 더 높게 가열하였다. For the comparative evaluation, two types of binders were used, each of which was used as a liquid by heating the same kind of binder as the solid asphalt at room temperature for each solid asphalt (SAP). In the case of a solid, since the binder is introduced at room temperature, the aggregate temperature is heated to 10 ° C. higher than when mixed with the liquid asphalt to maintain the temperature when mixed with the aggregate.

따라서 고체 USA(비개질)인 경우에는 골재온도를 175℃, 바인더는 상온(25℃)으로 사용하였고, 비벼진 혼합물을 160℃에서 1시간 동안 단기 노화(국토해양부 지침 2009)한 후, 다짐하여 필요한 공시체를 제조하였다. 액상 아스팔트를 사용하는 경우와 온도를 하기 표 8과 같이 비교하였다.Therefore, in the case of solid USA (unmodified), the aggregate temperature was used at 175 ° C and the binder at room temperature (25 ° C), and the mixture was compacted after short-term aging for 1 hour at 160 ° C. The required specimen was prepared. When using the liquid asphalt and the temperature was compared as shown in Table 8.

바인더 종류별 골재 및 바인더 온도Aggregate and Binder Temperature by Binder Type 바인더(Binder) Binder 바인더 온도(℃)Binder Temperature (℃) 골재 온도(℃)Aggregate Temperature (℃) 단기노화 온도(℃)Short aging temperature (℃) 비고Remarks 명칭designation 상태 condition AP-5AP-5 액체Liquid 160160 165165 160160 control control USA(비개질)USA (unmodified) 액체Liquid 160160 165165 160160 비개질
Unmodified
고체solid 2525 175175 160160 MSA(개질)MSA (Modified) 액체Liquid 170170 175175 165165 개질
Reforming
고체solid 2525 185185 165165

본 발명에서 혼합물의 최적 아스팔트 함량을 결정하기 위하여 국토해양부 지침을 적용하였다. 다짐은 선회다짐기(Superpave gyratory compactor: SGC)를 사용하였고, 변형강도(SD), 골재 간극률(Void in mineral aggregate: VMA), 공극률과 포화도(Voids filled with Asphalt: VFA)를 OAC 결정기준으로 적용하였다. 일반 도로용 아스팔트 포장의 OAC 결정 변수 적용 기준치는 공극률 3-5%, VFA 65-80%, 변형강도(SD) 3.2MPa(개질 아스팔트는 4.25MPa) 이상 및 13㎜ 골재 간극률(VMA)을 14% 이상으로 하였다. 그리고 이 모든 기준을 만족하는 아스팔트 함량 중에서는 공극률 4%가 얻어지는 아스팔트 함량을 OAC로 결정하였다. 배합설계는 아스팔트 함량을 4.5%, 5.0%, 5.5%, 6.0%, 6.5%, 7.0%까지 6단계로 변화시켜가며 선회다짐기로 기본 혼합물과 개질 혼합물을 100회 다짐하였다. In order to determine the optimum asphalt content of the mixture in the present invention, the Ministry of Land, Transport and Maritime Affairs guidelines were applied. Compaction was carried out using a superpave gyratory compactor (SGG) and the strain strength (S D ), void in mineral aggregate (VMA), voids filled with Asphalt (VFA) were used as OAC criteria. It was. The OAC determinants for the pavement of general roads are based on porosity of 3-5%, VFA 65-80%, strain strength (S D ) of 3.2 MPa (4.25 MPa for modified asphalt) and 13 mm aggregate clearance (VMA). It was made into% or more. Among the asphalt contents satisfying all these criteria, the asphalt content at which a porosity of 4% was obtained was determined as OAC. In the design, the asphalt content was changed to 4.5%, 5.0%, 5.5%, 6.0%, 6.5%, and 7.0% in six stages, and the basic mixture and the modified mixture were compacted 100 times with a turning compactor.

최대치수 13mm의 화강암 골재(aggregate)를 사용하여 아스팔트인 AP-5외에 2종의 고체 아스팔트를 고체와 액체 바인더로 나누어서 배합설계를 수행하였다. 고체팔트의 경우 바인더의 온도가 상온이기 때문에 이러한 온도 차이가 비빌 때 작업성에 다소 영향을 미치므로 골재 온도를 높일 필요가 있었다. Using a granite aggregate with a maximum dimension of 13 mm, two solid asphalts, in addition to the asphalt AP-5, were divided into solid and liquid binders. In the case of a solid pallet, since the temperature of the binder is room temperature, it is necessary to increase the aggregate temperature because the temperature difference slightly affects workability when rubbed.

그 결과, 비개질인 USA 사용 시에는 골재온도를 평균 10℃ 정도 더 높이면 아스팔트(AP-5)를 165℃로 사용하는 것과 비슷한 혼합물 온도를 얻을 수 있었다. 따라서 비개질(USA) 혼합물의 적정 골재온도는 아스팔트보다 10℃ 높은 175℃로 결정하였다. As a result, when the unmodified USA is used, when the aggregate temperature is increased by about 10 ° C on average, a mixture temperature similar to that of using asphalt (AP-5) at 165 ° C can be obtained. Therefore, the optimum aggregate temperature of the unmodified (USA) mixture was determined to be 175 ° C, 10 ° C higher than asphalt.

개질 아스팔트의 경우 온도가 매우 중요하므로 MSA 혼합물 제조시 추정 아스팔트 함량 6%로 적정 골재 온도를 선정하기 위해 골재 온도에 따른 공극률과 변형강도를 비교하였다. 그 결과, 표 9에 도시된 바와 같이, 골재 온도가 5℃씩 올라감에 따라 공극률이 낮아지고 변형강도는 증가되므로 도 7에 도시된 바와 같이, 기준 공극률 4%를 만족하는 온도는 약 183℃이며, 이 온도에서 변형강도는 국토해양부 개질 아스팔트 기준치인 SD≥4.25MPa을 충분히 만족하였고, 골재간극률(Void in mineral aggregate: VMA)과 채움율(Void filled with asphalt: VFA) 또한 만족하였다. 따라서 안정적으로 다짐이 잘될 수 있도록 약간 상향조정하여 185℃를 최적골재온도로 결정하여, 배합설계에서의 혼합물별 OAC를 결정하였다.In the case of modified asphalt, the temperature is very important, and the porosity and strain strength were compared according to the aggregate temperature in order to select the optimum aggregate temperature with 6% of the asphalt content. As a result, as shown in Table 9, as the aggregate temperature is increased by 5 ° C, the porosity is lowered and the deformation strength is increased. As shown in FIG. 7, the temperature satisfying the reference porosity 4% is about 183 ° C. At this temperature, the strain strength satisfies S D ≥4.25 MPa, the VOD and Void filled with asphalt (VFA). Therefore, it was adjusted slightly upward so that the compaction could be stably determined, and 185 ° C was determined as the optimum aggregate temperature.

골재온도에 따른 공극률과 변형강도Porosity and Strain Strength According to Aggregate Temperature 바인더(Binder)Binder Agg. temp.
(℃)
Agg. temp.
(℃)
Air void
(%)
Air void
(%)
VMA
(%)
VMA
(%)
VFA
(%)
VFA
(%)
SD
(MPa)
S D
(MPa)
MSA
(개질)
MSA
(Modification)
175175 4.274.27 18.2518.25 76.6376.63 4.64.6
180180 4.204.20 18.2618.26 76.6176.61 4.74.7 185185 3.743.74 17.8217.82 79.0279.02 4.94.9

온도처리 및 최적의 아스팔트 함량(OAC)Temperature Treatment and Optimum Asphalt Content (OAC)
Binder type

Binder type
명칭designation 골재온도
(℃)
Aggregate Temperature
(℃)
바인더 온도
(℃)
Binder temperature
(℃)
단기노화Short-term aging OACOAC 비고Remarks
온도
(℃)
Temperature
(℃)
시간
(Hr)
time
(Hr)

비개질

Unmodified
액체(Liquid)Liquid AP5AP5 165165 165165 160160 1One 5.6%5.6% Base asphaltBase asphalt
미리 녹인(Pre-melted)Pre-melted USAUSA 165165 165165 160160 1One 5.7%5.7% 고체(Solid)Solid USAUSA 175175 2525 160160 1One 5.8%5.8%
개질

Reforming
액체(Liquid)Liquid PMAPMA 175175 175175 165165 1One 5.8%5.8%
미리 녹인(Pre-melted)Pre-melted MSAMSA 175175 175175 165165 1One 5.9%5.9% 고체(Solid)Solid MSAMSA 185185 2525 165165 1One 5.9%5.9%

배합설계시 표 10에서 비개질 액체(Liquid) 아스팔트는 액상의 기본 아스팔트이고, 개질의 액체(Liquid) PMA는 MSA 제조시 고형제인 석회석분과 소석회는 넣지 않고 개질 첨가제만 모두 넣은 액상의 개질 아스팔트이다. 그리고 미리 녹인(Pre-melted) USA와 MSA는 고체아스팔트를 미리 표 10의 바인더 온도로 녹인 것이므로 액체 상태이지만 소석회와 석회석분이 포함되어 있어 액체(Liquid) 아스팔트(AP-5)나 액체(Liquid) PMA와는 다르며, 고체 바인더를 녹여 사용하는 것이 상온의 고체 상태 그대로 사용하는 것과 어떤 차이가 있는지 비교하기 위한 것이다.In the mixing design, in Table 10, the liquid asphalt is a liquid asphalt, and the liquid PMA is a liquid-modified asphalt containing only a modification additive without limestone and lime, which are solids, when the MSA is manufactured. . Pre-melted USA and MSA are solid asphalts melted at the binder temperatures shown in Table 10, so they are liquid but contain slaked lime and limestone, resulting in liquid asphalt (AP-5) or liquid PMA. It is different from, and is to compare the difference between using the solid binder and the solid state at room temperature.

그 결과, 비개질 고체 아스팔트(USA)의 OAC는 5.9%로 순수 바인더만 사용하는 아스팔트의 5.6%보다 0.2% 포인트 높게 나타나 아스팔트가 좀 더 소요됨을 알 수 있다. 하지만 미리 녹여 사용한 Pre-melted의 경우와는 차이를 보이지 않았다. 이는 고체화를 위해 첨가된 고형제가 바인더의 유동성을 낮추어 OAC가 다소 증가되는 것으로 보이나 미리 녹여 사용하는 것과는 차이가 있었다. As a result, the OAC of the unmodified solid asphalt (USA) is 5.9%, which is 0.2% higher than that of 5.6% of the pure binder-based asphalt, indicating that the asphalt takes more time. However, it did not show any difference from the case of pre-melted melting. This is because the solid agent added for solidification lowered the fluidity of the binder and thus slightly increased the OAC, but there was a difference from using it beforehand.

개질 아스팔트인 액체(Liquid) PMA의 OAC는 비개질 일반 아스팔트(AP-5)보다 0.2% 포인트 높게 나타났다. 이는 표 10에서 볼 수 있듯이 개질 아스팔트와 일반 아스팔트의 근본적인 점도 차이에 기인한 것으로 보여진다. 같은 개질 아스팔트 간에는 미리 녹인(Pre-melted)것이나 고체(Solid) MSA의 OAC가 액체(Liquid) PMA보다 그리 높지 않아 개질 아스팔트에서는 고체 아스팔트나 이를 미리 녹여 액체로 사용시와 차이가 거의 없다는 것을 알 수 있었다.
The OAC of Liquid PMA, a modified asphalt, was 0.2 percentage points higher than that of unmodified ordinary asphalt (AP-5). This can be seen due to the difference in the fundamental viscosity of the modified asphalt and the normal asphalt, as shown in Table 10. Pre-melted or solid MSA's OAC was not higher than liquid PMA between the same modified asphalt, so it was found that there was little difference between solid asphalt or pre-melted in modified asphalt. .

실험 예 4. 변형강도Experimental Example 4. Strain Strength

변형강도는 특허 제10-0792830호(아스팔트 콘크리트의 변형강도 측정용 홀더 및 그를 이용한 변형강도 측정방법: 2008.01.02 등록)로 2009년부터 국토해양부에 채택되어 아스팔트 혼합물 배합설계법에서 중요한 강도 특성치로 지침에 포함되었다. 이는 또한, 미국의 ASTM 저널(Kim et al. 2011)과 유럽의 저명저널(Kim et al. 2004, Doh et al. 2007)에 게재되어 소성변형 저항성의 추정치로 인정받는 특성치이다. 변형강도는 Kim Test로 측정되며 하중봉(직경 40㎜, 원형 절삭반경 10㎜)의 재하에 의해 혼합물은 소성변형과 유사하게 압축 전단에 의한 변형이 유발되어 파괴된다. 도 8은 실제로 60℃ 항온 수조에서 30분간 수침한 직경 100㎜ 공시체에 30min/min 속도로 하중을 가하기 직전 사진을 보여준다. 변형강도는 하중봉이 공시체 표면으로부터 y 만큼 늘려 들어갈 경우 최대하중(P)과 그때의 변형값(y)을 구하여 하기 [수학식 1]로 계산하였다.Deformation strength is a patent No. 10-0792830 (holder for deformation strength of asphalt concrete and measuring method of deformation strength using it: registered on Jan. 02, 2008). Included in It is also a feature value published in the American ASTM Journal (Kim et al. 2011) and the European Journal (Kim et al. 2004, Doh et al. 2007) that is recognized as an estimate of plastic deformation resistance. Deformation strength is measured by Kim Test, and under the loading of load rod (40mm in diameter, 10mm in circular cutting radius), the mixture is deformed by compression shearing and destroyed, similar to plastic deformation. FIG. 8 shows a photograph immediately before applying a load at a rate of 30 min / min to a 100 mm diameter specimen immersed in a 60 ° C. constant temperature water bath for 30 minutes. Deformation strength was calculated by the following equation (1) to obtain the maximum load (P) and the deformation value (y) at the time when the load rod is increased by y from the specimen surface.

Figure 112012075884054-pat00001
Figure 112012075884054-pat00001

상기 수학식에서 SD= 변형강도(MPa), P= 극한하중(N), y= 수직변형 값(mm)을 나타낸다.In the above equation, S D = strain strength (MPa), P = ultimate load (N), and y = vertical strain value (mm).

아스팔트 혼합물의 변형강도는 소성변형 저항성과 상관성이 높다는 것이 많은 연구를 통하여 확인되었으므로 변형강도가 높다는 것은 소성변형에도 강하다는 의미이다. 따라서 아스팔트 혼합물은 국토해양부의 지침에 따라 일정 이상의 변형강도 치를 확보하여야 한다. 공극률이 4±0.5%의 OAC 공시체를 가지고 Kim Test를 수행하여 얻어진 P, y로부터 [수학식 1]을 이용하여 변형강도(Deformation strength: SD) 값을 계산하였다. Since many studies have confirmed that the deformation strength of asphalt mixtures has a high correlation with the plastic deformation resistance, the high deformation strength means that it is also resistant to plastic deformation. Therefore, the asphalt mixture should have a certain level of deformation strength according to the guidelines of the Ministry of Land, Transport and Maritime Affairs. Deformation strength (S D ) was calculated using Equation 1 from P and y obtained by performing a Kim Test with an OAC specimen having a porosity of 4 ± 0.5%.

그 결과, 하기 표 11에 도시된 바와 같이 기본 아스팔트인 AP-5와 비개질 아스팔트(USA)를 사용한 혼합물의 변형강도는 3.3~3.6MPa로 기준치 3.2MPa을 통과하였다. 개질 아스팔트(PMA)를 사용한 경우 모두 4.7MPa 이상으로 최소 기준치인 4.25MPa를 모두 통과하였다. 또한, 고형과 액상의 변형강도 차이도 거의 없으며 개질 고체 아스팔트 혼합물의 공극률도 4±0.5% 범위이지만 더 낮은 것으로 보아 골재 가열온도는 혼합물을 작업하기에 적절한 것으로 확인되었다.As a result, as shown in Table 11 below, the deformation strength of the mixture using the base asphalt AP-5 and the unmodified asphalt (USA) was 3.3-3.6 MPa, which passed the standard value of 3.2 MPa. In case of using modified asphalt (PMA), all of them passed the minimum reference value of 4.25 MPa, above 4.7 MPa. In addition, there is little difference in strain strength between solid and liquid phases, and the porosity of the modified solid asphalt mixture is in the range of 4 ± 0.5%, but lower.

각각의 OAC로 제조한 혼합물의 변형강도 성분Strain Strength Components of Mixtures Prepared with Each OAC 구분division 상태condition 바인더
명칭
bookbinder
designation
OAC
(%)
OAC
(%)
Air Void
(%)
Air void
(%)
VMA
(%)
VMA
(%)
VFA
(%)
VFA
(%)
SD
( MPa )
S D
( MPa )
SD 기준 ( MPa ) S D Reference ( MPa )

비개질

Unmodified
액체(Liquid)Liquid AP5AP5 5.65.6 4.094.09 14.6814.68 72.1272.12 3.63.6
3.2 이상

3.2 and up
미리 녹인(Pre-melted) Pre-melted USAUSA 5.75.7 3.87 3.87 17.8517.85 78.3078.30 3.43.4 고체(Solid)Solid USAUSA 5.85.8 3.93 3.93 17.9517.95 78.1378.13 3.5 3.5
개질

Reforming
액체(Liquid)Liquid PMAPMA 5.85.8 4.104.10 17.8717.87 77.9177.91 4.84.8
4.25 이상

4.25 or later
미리 녹인(Pre-melted)Pre-melted MSAMSA 5.95.9 4.214.21 18.2818.28 76.9876.98 4.74.7 고체(Solid)Solid MSAMSA 5.95.9 3.743.74 17.8217.82 79.0279.02 4.74.7

실험 예 5. Experimental Example 5 간접인장강도Indirect tensile strength

아스팔트의 인장강도(St)는 간접인장강도(Indirect Tensile Strength: ITS)시험으로 측정한다. 하중은 직경 면을 따라 비교적 균등한 인장 응력을 발생시키며 결국 수직 직경 면을 따라 분할되므로 공시체가 파괴에 이르게 되므로 포장체의 균열 저항성의 지표로 활용된다. Asphalt tensile strength (S t ) is measured by Indirect Tensile Strength (ITS) test. The load generates a relatively uniform tensile stress along the diameter plane and eventually splits along the vertical diameter plane, which leads to fracture and thus serves as an indicator of crack resistance of the package.

도 9는 간접인장강도 시험을 수행하기 위해 공시체를 거치시킨 모식도이고, 도 10은 ITS 시험으로부터 얻어진 하중-변위 곡선을 나타낸 도이다.FIG. 9 is a schematic diagram of a specimen mounted to perform an indirect tensile strength test, and FIG. 10 is a diagram showing a load-displacement curve obtained from an ITS test.

배합설계를 통해 얻어진 최적 아스팔트 함량으로 도 9에 도시된 바와 같이 직경 100㎜ 공시체를 제작하여 48시간 동안 25℃의 항온조에 넣었다 꺼내어 바로 50㎜/min의 속도로 하중을 재하하여 도 10에 도시된 바와 같은 그래프를 얻었다. 이때, 도 9에 도시된 바와 같이, 하중은 공시체 상하에 공시체와 같은 곡률을 가진 폭 12.5~12.7㎜ 하중 띠를 가진 재하장치를 사용하였다. As shown in Figure 9 with the optimum asphalt content obtained through the blend design, a specimen 100 mm in diameter was produced and placed in a thermostat at 25 ° C. for 48 hours. A graph as shown was obtained. At this time, as shown in Figure 9, the load was used a loading device having a load band of 12.5 ~ 12.7mm width having the same curvature as the specimen above and below the specimen.

인장강도(St)는 하기 [수학식 2]와 같이 계산한다.Tensile strength (St) is calculated as shown in Equation 2 below.

Figure 112012075884054-pat00002
Figure 112012075884054-pat00002

상기 수학식 2에서 St= 아스팔트 콘크리트의 인장강도, P= 극한 하중(N), t= 공시체 두께(mm), D= 공시체 지름(mm)을 나타낸다.In Equation 2, S t = tensile strength of asphalt concrete, P = ultimate load (N), t = specimen thickness (mm), D = specimen diameter (mm).

표 12는 각 바인더 종류별로 제조된 공시체에서 측정한 최대하중(P)와 공시체의 두께 및 직경을 이용하여 [수학식 2]로 계산한 3개의 간접인장강도 평균을 보여주고 있다. 우선 아스팔트(AP5)의 경우는 0.84MPa의 간접인장강도 값을 보여 주었다. 비개질 아스팔트인 USA 경우는 아스팔트(AP-5)보다 조금은 높은 평균 0.9MPa을 보여 주고 있지만 큰 차이를 보이지 않고 있다. 규정은 없으나 일반적으로 간접인장강도가 1.0MPa이면 상당히 양호한 혼합물로 평가된다. 개질 아스팔트인 PMA나 MSA를 사용한 경우에는 아스팔트(AP-5)보다 전반적으로 약 20% 더 높은 값을 보여 개질 효과가 있음을 알 수 있었다. Table 12 shows the average values of three indirect tensile strengths calculated by [Equation 2] using the maximum load (P) measured on the specimens prepared for each binder type and the thickness and diameter of the specimens. First, the asphalt (AP5) showed an indirect tensile strength value of 0.84 MPa. USA, the unmodified asphalt, showed a slightly higher average of 0.9 MPa than asphalt (AP-5), but there was no significant difference. Although not specified, indirect tensile strengths of 1.0 MPa are generally considered to be quite good mixtures. In the case of using modified asphalt, PMA or MSA, the overall effect was about 20% higher than that of asphalt (AP-5).

각각 다른 아스팔트 종류별로 제조된 공시체에서 측정한 인장 강도 Tensile strength measured on specimens prepared for different asphalt types 바인더(Binder)Binder DesignationDesignation OACOAC 공기 간극비
(Air Void)
Air gap ratio
(Air Void)
VMAVMA 휘발성 지방산
(VFA)
Volatile fatty acids
(VFA)
ITS
(MPa)
ITS
(MPa)

비개질

Unmodified
액체(Liquid)Liquid AP-5AP-5 5.6%5.6% 4.144.14 17.3117.31 76.0676.06 0.840.84
미리 녹인(Pre-melted) Pre-melted USAUSA 5.7%5.7% 3.95 3.95 17.9217.92 77.9577.95 0.910.91 고체(Solid)Solid USAUSA 5.8%5.8% 3.95 3.95 17.9717.97 78.0478.04 0.880.88
개질

Reforming
액체(Liquid)Liquid PMAPMA 5.8%5.8% 4.074.07 18.1118.11 77.3977.39 1.211.21
미리 녹인(Pre-melted)Pre-melted MSAMSA 5.9%5.9% 4.174.17 18.2518.25 77.1377.13 1.151.15 고체(Solid)Solid MSAMSA 5.9%5.9% 3.883.88 17.9417.94 78.3978.39 1.201.20

실험 예 6. 반복주행시험Experimental Example 6. Repeated driving test

상기 두 특성의 실험결과 미리 녹인 경우와 고체인 경우 간에 별 차이가 없어, 본 실험에서는 액체와 고체 두 종류만 비교실험하였다. 배합설계로부터 결정된 최적아스팔트 함량(OAC)으로 혼합물을 혼합하여 롤러 다짐기로 목표 공극률 4±1%의 크기 305㎜×305㎜×50㎜의 슬래브 공시체를 제작하였다. 제작된 슬래브는 12시간 상온에서 식힌 후, 몰드에서 탈형하고 물성을 측정하여 2등분으로 절단한 후, 25℃의 항온기에서 양생을 하였다. As a result of the experiment of the two characteristics there is no difference between the case of pre-dissolution and solid, in this experiment, only two types of liquid and solid were compared. The mixture was mixed with the optimum asphalt content (OAC) determined from the mixing design, and a slab specimen having a size of 305 mm × 305 mm × 50 mm having a target porosity of 4 ± 1% was produced by a roller compactor. The produced slab was cooled at room temperature for 12 hours, demolded in a mold, cut in two parts by measuring physical properties, and cured in a thermostat at 25 ° C.

제작된 혼합물은 3일(72시간)만에 WT 시험을 수행하므로 1/2로 절단 후 48시간 양생한다. 그리고 공시체를 60℃의 WT 챔버에 6시간 이상 넣어서 공시체의 내부까지 완전히 시험온도인 60℃가 되게 하여 총 72시간 만에 시험하였다. WT 시험기는 접지압 686N를 야기하는 축 하중 하에 42pass/min의 속도로 60분간 2,520회 주행하여 바퀴통과 회수에 따른 누적침하깊이를 측정하였다. 바퀴의 재질은 강재, 직경 200㎜, 폭 50㎜, 왕복거리는 200㎜이다. 도 11에 도시된 바와 같이, 강재와 공시체의 직접 접촉에 의한 골재 파손 및 아스팔트 접착 등을 방지하기 위해 폴리프로필렌 부직포를 표면에 덮어 그 위에 쇠바퀴가 구르도록 하였다. The prepared mixture is WT test in 3 days (72 hours), so it is cured for 48 hours after being cut in half. Then, the specimen was placed in a WT chamber at 60 ° C. for 6 hours or more, and the test body was completely heated to 60 ° C. at the test temperature for 72 hours. The WT tester traveled 2,520 times for 60 minutes at a speed of 42 pass / min under the axial load causing 686 N of ground pressure to measure the cumulative depth of settlement along the number of passages. The material of the wheel is steel, diameter 200mm, width 50mm, and the reciprocating distance is 200mm. As illustrated in FIG. 11, in order to prevent aggregate breakage and asphalt adhesion due to direct contact between steel materials and specimens, a polypropylene nonwoven fabric was covered on the surface to roll the cast iron wheel thereon.

본 연구에서는 한국 산업규격(KS)의 동적 안정도(KS F2374, 2000) 시험 방법을 따라 수행하였다. [수학식 3]을 통해서 동적 안정도를 구하였다.
This study was performed following the test method of dynamic stability (KS F2374, 2000) of the Korean Industrial Standard (KS). Dynamic stability was calculated through Equation 3.

Figure 112012075884054-pat00003
Figure 112012075884054-pat00003

상기 [수학식 3]에서 DS = 동적 안정도(회/㎜), t1 = 45분, t2 = 60분, d1 = t1에서의 변형량(침하깊이(㎜)), d2 = t2에서의 변형량(침하깊이(㎜)), C = 크랭크에 의한 구동형 시험기를 사용한 경우의 보정 계수=1를 나타낸다.
In Equation 3, DS = dynamic stability (times / mm), t 1 = 45 minutes, t 2 = 60 minutes, d 1 = deformation amount at t 1 (sedimentation depth (mm)), d 2 = deformation amount at t 2 (sedimentation depth (mm)), C = correction factor when using a crank driven tester Indicates = 1.

반복주행 시험은 소성변형 저항성을 평가하는 가장 일반적인 시험이다. 본 연구에서는 OAC 함량으로 3-5%의 목표의 공극을 보이는 슬래브를 제작하였다. 제조한 하나의 슬래브는 1/2로 나누어서 2번 시험을 수행하고 그 평균값을 분석에 사용하였다. 반복주행 시험으로 최종 침하 깊이와 동적 안정도를 구하였다. The cyclic test is the most common test for evaluating plastic deformation resistance. In this study, a slab with 3-5% target porosity was fabricated with OAC content. One slab prepared was divided into one half to perform two tests and the average value was used for analysis. Repeated run tests yielded final settlement depths and dynamic stability.

그 결과, 기본 아스팔트(AP-5)의 경우 5.47mm의 최종 침하 깊이를 보여 주었고, 동적 안정도(DS)는 1,000을 넘는 1068의 값이 나왔다. 비개질의 USA 경우 동적 안정도(DS)와 최종 침하 깊이가 AP-5와 매우 유사한 것을 알 수 있었다. 그에 반해 개질 아스팔트인 PMA와 MSA의 경우 최종 침하 깊이가 3.0mm 정도의 값을 보여 주었으며 동적 안정도(DS) 또한 3500 이상의 높은 값을 보여 주었다. The results showed a final settlement depth of 5.47 mm for the base asphalt (AP-5) and a dynamic stability (DS) of 1068 over 1,000. In unmodified USA, dynamic stability (DS) and final settlement depth were found to be very similar to AP-5. On the other hand, in case of modified asphalt, PMA and MSA, the final settlement depth was about 3.0mm and the dynamic stability (DS) was also higher than 3500.

각 혼합물별 동정안정도 및 최종침하깊이Identification stability and final settlement depth for each mixture Binder
Type
Binder
Type

MIX Type

MIX Type

명칭

designation

OAC(%)

OAC (%)

Air Void(%)

Air Void (%)

No.

No.
소성변형
(Rut Depth)
(mm)
Plastic deformation
(Rut Depth)
(mm)
동적 안정도
(DS)
(Pass/min)
Dynamic stability
(DS)
(Pass / min)


비개질


Unmodified
액체
(Liquid)
Liquid
(Liquid)

AP5

AP5

5.6

5.6

3.91

3.91
1One 5.815.81 1,0681,068
22 5.125.12 1,0541,054 meanmean 5.47 5.47 1,0611,061 고체
(Solid)
solid
(Solid)

USA

USA

5.8

5.8

3.86

3.86
1One 5.435.43 1,0141,014
22 5.935.93 1,0051,005 meanmean 5.685.68 1,0101,010

개질


Reforming
액체
(Liquid)
Liquid
(Liquid)

PMA

PMA

5.8

5.8

4.57

4.57
1One 2.962.96 3,3163,316
22 2.932.93 3,7063,706 meanmean 2.952.95 3,5113,511 고체
(Solid)
solid
(Solid)

MSA

MSA

5.9

5.9

4.53

4.53
1One 3.093.09 3,0313,031
22 3.373.37 3,2703,270 meanmean 3.233.23 3,1513,151

이상 본 발명자에 의해서 이루어진 발명을 상기 실시 예에 따라 구체적으로 설명하였지만, 본 발명은 상기 실시 예에 한정되는 것은 아니고 그 요지를 벗어나지 않는 범위에서 여러 가지로 변경 가능한 것은 물론이다.As mentioned above, although the invention made by the present inventor was demonstrated concretely according to the said Example, this invention is not limited to the said Example and can be variously changed in the range which does not deviate from the summary.

Claims (8)

(a) 아스팔트에 바인더 첨가제를 첨가하여 비개질 아스팔트를 제조하는 단계,
(b) 석회석분과 소석회를 혼합하여 고형화제를 마련하는 단계,
(c) 상기 (a)단계에서 제조된 비개질 아스팔트에 상기 (b)단계에서 마련된 고형화제를 혼합하여 고체 아스팔트 반죽물을 제조하는 단계,
(d) 상기 (c)단계에서 제조된 고체 아스팔트 반죽물을 굳히고 분쇄하여 아스팔트 입자를 형성하는 단계 및,
(e) 상기 (d)단계에서 분쇄된 고체 아스팔트 입자에 소석회를 입히는 단계를 포함하고,
상기 (a)단계에서 비개질 아스팔트는 아스팔트 78~82중량%, 바인더 첨가제로 유황(SF) 8~20중량%, 폐타이어 고무분말(CRM) 3~7중량%, 파라핀 왁스(PW) 0.3~0.7중량%로 이루어지는 것을 특징으로 하는 비개질 고체 아스팔트의 제조방법.
(a) adding a binder additive to the asphalt to produce unmodified asphalt,
(b) mixing limestone powder with hydrated lime to prepare a solidifying agent,
(c) mixing the solidifying agent prepared in step (b) with the unmodified asphalt prepared in step (a) to produce a solid asphalt dough;
(d) hardening and pulverizing the solid asphalt dough prepared in step (c) to form asphalt particles, and
(e) applying slaked lime to the solid asphalt particles pulverized in the step (d);
In the step (a), the unmodified asphalt is 78 to 82% by weight asphalt, 8 to 20% by weight sulfur (SF) as a binder additive, 3 to 7% by weight of waste tire rubber powder (CRM), paraffin wax (PW) 0.3 ~ Method for producing an unmodified solid asphalt, characterized in that consisting of 0.7% by weight.
제1항에 있어서,
상기 (a)단계에서 비개질 아스팔트는 아스팔트를 160~180℃ 온도로 가열한 후, 상기 바인더 첨가제를 첨가하여 20~60분 동안 교반하는 것을 특징으로 하는 비개질 고체 아스팔트의 제조방법.
The method of claim 1,
In the step (a), the unmodified asphalt is heated to 160 ~ 180 ℃ temperature, the method of producing an unmodified solid asphalt, characterized in that the stirring for 20 to 60 minutes by adding the binder additive.
(a) 아스팔트에 바인더 첨가제를 첨가하여 개질 아스팔트를 제조하는 단계,
(b) 석회석분과 소석회를 혼합하여 고형화제를 마련하는 단계,
(c) 상기 (a)단계에서 제조된 개질 아스팔트에 상기 (b)단계에서 마련된 고형화제를 혼합하여 고체 아스팔트 반죽물을 제조하는 단계,
(d) 상기 (c)단계에서 제조된 고체 아스팔트 반죽물을 굳히고 분쇄하여 고체 아스팔트 입자를 형성하는 단계 및,
(e) 상기 (d)단계에서 분쇄된 고체 아스팔트 입자에 소석회를 입히는 단계를 포함하고,
상기 (a)단계에서 개질 아스팔트는 아스팔트 73~78중량%, 바인더 첨가제로 유황(SF) 8~20중량%, 폐타이어 고무분말(CRM) 8~12중량%, 폴리머 2~6중량% 및 파라핀 왁스(PW) 0.3~0.7중량%로 이루어지는 것을 특징으로 하는 개질 고체 아스팔트의 제조방법.
(a) adding a binder additive to the asphalt to produce modified asphalt,
(b) mixing limestone powder with hydrated lime to prepare a solidifying agent,
(c) mixing the solidifying agent prepared in step (b) with the modified asphalt prepared in step (a) to produce a solid asphalt dough;
(d) hardening and pulverizing the solid asphalt dough prepared in step (c) to form solid asphalt particles, and
(e) applying slaked lime to the solid asphalt particles pulverized in the step (d);
In the step (a), the modified asphalt is 73 to 78 wt% asphalt, 8 to 20 wt% sulfur (SF) as a binder additive, 8 to 12 wt% waste tire rubber powder (CRM), 2 to 6 wt% polymer and paraffin Wax (PW) method for producing a modified solid asphalt, characterized in that consisting of 0.3 to 0.7% by weight.
제3항에 있어서,
상기 (a)단계에서 개질 아스팔트는 아스팔트를 170~190℃ 온도로 가열한 후, 상기 바인더 첨가제를 첨가하여 20~60분 동안 교반하는 것을 특징으로 하는 개질 고체 아스팔트의 제조방법.
The method of claim 3,
The modified asphalt in step (a) is heated to 170 ~ 190 ℃ temperature asphalt, and then adding the binder additive for stirring the modified solid asphalt, characterized in that for 20 to 60 minutes.
제1항 또는 제3항에 있어서,
상기 (c)단계의 고체 아스팔트 반죽물은 비개질 또는 개질 아스팔트와 고형화제가 50:50~70:30 중량비로 혼합되는 것을 특징으로 하는 비개질 또는 개질 고체 아스팔트의 제조방법.
The method according to claim 1 or 3,
The solid asphalt dough of step (c) is a method for producing unmodified or modified solid asphalt, characterized in that the unmodified or modified asphalt and the solidifying agent is mixed in a weight ratio of 50:50 to 70:30.
제1항 또는 제3항에 있어서,
상기 (d)단계에서 분쇄는 상기 (c)단계의 고체 아스팔트 반죽물을 5~10mm의 입자크기로 형성하는 것을 특징으로 하는 비개질 또는 개질 고체 아스팔트의 제조방법.
The method according to claim 1 or 3,
Grinding in the step (d) is a method for producing unmodified or modified solid asphalt, characterized in that to form the solid asphalt dough of the step (c) to a particle size of 5 ~ 10mm.
(a) 골재를 가열하여 마련하는 단계,
(b) 상기 제1항의 비개질 고체 아스팔트의 제조방법에 의해 제조된 비개질 고체 아스팔트 또는 제3항의 개질 고체 아스팔트의 제조방법에 의해 제조된 개질 고체 아스팔트를 준비하는 단계,
(c) 상기 (a)단계에서 마련된 골재와 상기 (b)단계에서 준비된 비개질 또는 개질 고체 아스팔트를 배합하여 비비는 단계를 포함하고,
상기 (a)단계에서 골재는 170~190℃ 온도로 마련하는 것을 특징으로 하는 비개질 또는 개질 고체 아스팔트를 이용한 아스팔트 콘크리트의 제조방법.
(a) heating the aggregate to provide it,
(b) preparing an unmodified solid asphalt prepared by the method of preparing the unmodified solid asphalt of claim 1 or a modified solid asphalt prepared by the method of producing the modified solid asphalt of claim 3,
(c) mixing and mixing the aggregate prepared in step (a) with the unmodified or modified solid asphalt prepared in step (b),
In step (a), the aggregate is a method for producing asphalt concrete using unmodified or modified solid asphalt, characterized in that it is provided at a temperature of 170 ~ 190 ℃.
제7항에 있어서,
상기 (c)단계에서 배합은 928.6:71.4~900:100 중량비로 이루어지는 것을 특징으로 하는 비개질 또는 개질 고체 아스팔트를 이용한 아스팔트 콘크리트 제조방법.
The method of claim 7, wherein
Mixing in step (c) is 928.6: 71.4 ~ 900: 100 asphalt concrete manufacturing method using unmodified or modified solid asphalt, characterized in that the weight ratio.
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